RU558U1

RU558U1 - Welding generator

Info

Publication number: RU558U1
Application number: RU93003209/08U
Authority: RU
Inventors: А.И. Царенко; А.В. Поярков; С.А. Ефимов; A.M. Соколов
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "Блеск"
Priority date: 1993-01-18
Filing date: 1993-01-18
Publication date: 1995-07-16

Abstract

Сварочный генератор, содержащий входной выпрямитель, фильтр на стороне постоянного тока входного выпрямителя, подключенный к фильтру высокочастотный мостовой инвертор, тиристоры которого включены в одну пару смежных плеч моста, а в другую - разделительные конденсаторы, и электромагнитный согласующий узел, связанный на входе с выводами переменного тока моста, образованными общей точкой разделительных конденсаторов и общей точкой тиристоров инвертора, а на выходе - через диоды выходного выпрямителя с выходными клеммами генератора, отличающийся тем, что согласующий узел выполнен на двух трехобмоточных реакторах с последовательно-встречно включенными парами обмоток и снабжен диодами сброса, причем одна пара обмоток подсоединена к выводам переменного тока моста, другая пара - к диодам выходного выпрямителя , а третья пара обмоток свободными концами через диоды сброса подключена к одному выводу фильтра, а общей точкой - к другому.A welding generator containing an input rectifier, a filter on the DC side of the input rectifier, a high-frequency bridge inverter connected to the filter, the thyristors of which are included in one pair of adjacent bridge arms, and in the other - isolation capacitors, and an electromagnetic matching unit connected at the input to the variable terminals bridge current, formed by the common point of the isolation capacitors and the common point of the inverter thyristors, and at the output through the diodes of the output rectifier with the output terminals of the generator, The fact that the matching unit is made on two three-winding reactors with serially opposite pairs of windings and is equipped with reset diodes, with one pair of windings connected to the AC terminals of the bridge, the other pair to the diodes of the output rectifier, and the third pair of windings with free ends through the diodes The reset is connected to one pin of the filter, and the common point is to the other.

Description

СШОЧНЫ1. ШЖГОРEMPTY 1. SHZHGOR

Изобретение относится к области сварки в частности, к источникам шатания для дуговой электросварка и шжет быть использовано прежде всего, в качестве поргюсиого сварочного аппарата,The invention relates to the field of welding, in particular, to reel sources for electric arc welding and can be used primarily as a welded welding machine,

Уровонв техники в области и сточил ю в питания для духовой электросварки характеризуют следующя известны© решения.The state of the art in the field and ground in the power supply for electric welding is characterized by the following known solutions.

Известен источник питания для дуговой: электросварки /1/, содерзащш: лонижшцМ транс(хф4атор, выпрямитель и дроссель в цепи нагрузки работающие на прошяолошюС частотеA known power source for an arc: electric welding / 1 /, containing: low voltage trans (hf4ator, rectifier and inductor in the load circuit operating at a predetermined frequency

ТШЮЁ источник питашш имеет большие габариты и вес, связанные с роёото индуктивных эле ленто в на промшлошо частоте а так&е с высокие даэфолдиентом трансформации понижающего транс |ор1 латора шсшлыю напряжение на нагрузке при сшрке в силу специТшш процесса должно быть много ниже напряшния сети крош того при подключении нескольких передвишшх сварочных установок к общеглу стационарно источнику броски юка в процессо сварки оказывают сильное воздействие на , .This power supply source has large dimensions and weight associated with the use of inductive elements at an industrial frequency and also with a high conversion factor of a step-down transformer and a higher voltage when loading, due to the special process, it should be much lower than the mains voltage when connected of several shifting welding plants to a common general stationary source, throws of yuk in the welding process have a strong effect on,.

Частично яроблеш спшсопия гтссогабаритпых показателе , и влияния нагрузки на сеть решена в сварочном генераторе прототипе, приведенном в /2/, Сварочпш генератор содержит входно випряштель с (Ткзльтром, висоио шстотнш. инвертор на выходе фильтра тиристоры которого включены в одну пару смежных плеч шста, другаяпара сшшпых плеч которого образована разделителышш конденсаторшлн. Выводы переменного тока шста, образованные обще точкой тиристоров инвертора и общеЯ точюь разделительных 1«онденсаторов, через согласущи узел, вклктшоци диоды выходного выпрямителя подключены к вт коднш клэглаагл генератора, предназначен нгл доя подключения шьA partial increase in the overall dimension and the effect of the load on the network is solved in the welding generator of the prototype, given in / 2 /, The welding generator contains an input voltage generator (Ткзлтром, a visio frequency converter), the inverter at the filter output of which thyristors are included in one pair of adjacent shoulders, the other with the upper arms of which a separating capacitor is formed. The AC pins of the joint, formed by the common point of the inverter thyristors and the common separating 1 "onensors, through the matching node, including the diodes output Nogo rectifier connected to Mo kodnsh kleglaagl generator designed NGL milking connection NIL

грузки. Согласующий узел включает высокочастотный понижающий трансформатор и сглаживающий дроссель.loads. The matching unit includes a high-frequency step-down transformer and a smoothing choke.

Несмотря на известные достоинства такого сварочного генератора,- меньшие массогабаритные показатели в связи с переходом на повышенную частоту и хорошую внешнюю характеристику - вес и габариты такого генератора неудовлетворительны, особенно при выполнении его как переносного устройства. Это связано с необходимостью установки дросселя на полную шщность генератора, т.е. практически в габаритах трансформатора, а также с увеличением габаритов других элементов (конденсаторов, тиристоров) в связи с дополнительным напряжением, вызванным большой индуктивлостыо рассеивания электромагнитных элементов (эффект накачки) и перенапряжением при сбросе нагрузки (обрыв дуги).Despite the well-known advantages of such a welding generator, - smaller overall dimensions due to the transition to a higher frequency and a good external characteristic - the weight and dimensions of such a generator are unsatisfactory, especially when performing it as a portable device. This is due to the need to install the throttle at full generator width, i.e. practically in the dimensions of the transformer, as well as with the increase in the dimensions of other elements (capacitors, thyristors) due to the additional voltage caused by the large inductance dissipation of electromagnetic elements (pump effect) and overvoltage during load shedding (arc break).

Техническая задача, решаемая в предложенном сварочном генераторе, заключается в снижении установленной мощности элементов схемы за счет снижения индуктивноСТЕ рассеивания электромагнитных элементов согласущего узла и ограничение напряжедия при сбросе нагрузки и уменьшении тссогабаритных -псмвавателей за счет совмещения функций сглаживания IF трансформаций7 вThe technical problem to be solved in the proposed welding generator is to reduce the installed power of circuit elements by reducing the inductance of the dispersion of the electromagnetic elements of the matching node and limiting the voltage during load shedding and reducing the overall dimensions by means of combining the smoothing functions of IF transformations 7 in

в одном конструктивном элементе.: . in one feature:.

В предложенном сварочном генераторе, содержащем входной выпрямителя, фильтр на стороне постоянного тока входного выпрямителя , подключешшый к фильтру высокочастотный инвертор, тирмсторн которого включены в одну пару одежных плеч шста, а разделительные конденсаторы - в другую, и элекяромагнитный согласующмй узел, связанный на входе с выводами переменного тока моста, образованными общей точкой соединения разделительных конденсаторов и общей точкой тиристоров инвертора, а на выходе через диоды выходного выпрямителя с выходными клеймами генератора, указанная техническая задача решается тем, чтоIn the proposed welding generator containing an input rectifier, a filter is on the DC side of the input rectifier, a high-frequency inverter connected to the filter, the thyrmstorn of which is included in one pair of garment shoulders of the joint, and isolation capacitors in the other, and an electromagnet matching unit connected at the input to the terminals AC bridge, formed by the common point of connection of the separation capacitors and the common point of the thyristors of the inverter, and at the output through the diodes of the output rectifier with output brands generator, the specified technical problem is solved by the fact that

., .,

г ,g

согласующий узел выполнен на двух трехобмоточных реакторах с последовательно-встречно включенными параш обмоток я снабжен диодами сброса, причем одна пара обмоток подсоединена к выводам переменного тока моста, другая пара - к диодам выходного выпрямителя, а третья пара свободными концами через диоды сброса подключена к одному выводу фильтра, а общей точкой - к другомуthe matching unit is made on two three-winding reactors with a parachute of windings in series and opposite, I am equipped with reset diodes, with one pair of windings connected to the AC terminals of the bridge, the other pair to the output rectifier diodes, and the third pair connected to the single output through the reset diodes filter, and a common point - to another

Такое выполнение согласующего узла позволяет соввестить в реакторе функции сглаживания и трансформации в конструктивном элементе рассчитанном на одну установленную мощность ( точнее в двух идентичных реакторах каждый из которых рассчитан на половинную мощноеть),Каличие третьей пары обшток с диодами сброса позволяет ограничить напряжение на элементах схемы на заданном уровне при сбросе нагрузки (ябрыв дуги) Снижение в 2 раза по сравнению о прототипом коэффициента трансформацмм (при работе на дуговую нагрузку он близок к I) снижается индуктивность рассеивания и эффект накачки.This embodiment of the matching unit allows you to combine in the reactor the smoothing and transformation functions in the structural element designed for one installed power (more precisely, in two identical reactors each of which is designed for half power), Calichy of the third pair of casing with reset diodes allows you to limit the voltage on the circuit elements at a given level during load shedding (arc apple) A 2-fold decrease in comparison with the prototype transformation coefficient (when working on an arc load it is close to I) decreases uktivnost dispersal and pumping effect.

Приведенный ниже пример, не исчерпывая всех возможных вариантов, позволит подробнее пояснить предложенное решениеThe example below, without exhausting all possible options, will allow us to clarify the proposed solution in more detail.

На фиг.1 представлена принципиальная схема сварочного генератора, на фиг .2 - временные диаграммы токов I и напряжений U на элементах схемы Индексы при токах С я напряжениях U соответствуют номеру позиции элемента, к которому они относятся,Figure 1 presents a schematic diagram of a welding generator, figure 2 is a timing diagram of currents I and voltages U on the elements of the circuit Indices at currents C and voltages U correspond to the position number of the element to which they relate,

Генератор выполнен следущим образом,The generator is made as follows

К входному выпрямителю I, выполненному по однофазной или трехфазной схеме, на стороне постоянного тока подключен емкостной филтр 2. К выходу фильтра 2 подсоединен высокочастотный инвертор, управляемые тиристоры 3, 4 которого включены в смежные плечи моста. Два других смежных плева мэста образованыA capacitive filter 2 is connected to the input rectifier I, made according to a single-phase or three-phase circuit, on the DC side. A high-frequency inverter is connected to the output of the filter 2, controlled thyristors 3, 4 of which are connected to adjacent shoulders of the bridge. The other two adjacent arms of the mest are formed

разделительными конденсаторами 5,6, Точки соединения разделительного кондесатора б (6) и тиристора 3 (4) образуют вывода постоянного тока инвертора, общая точка разделительных конденсаторов 5,6 и общая точка тиристоров 3,4 образуют выводы переменного тока инвертора Согласующий узел 7 содержит два идентичных реактора 7 (8) с тремя обмотками 9 (10) 11(12), 13(14), два диода Ј5,16} выходного выпрямителя и два диода сброса, Пары обмоток 9-10 11-12, 13-14 реакторов включены вотречношследовательно, Свободные юнцы обаоток 9-10 подключены к выводам переменного тока выеоно частотного инвертора Пара обмоток II-12 свободными концами через диоды 15,16 выходного выпрямителя подсоединена к одной выходной клеше генератора, а их общая точка подсоединена к другой выходной клеше. Выходные клеммы предназначены для подключения нагрузке 19, которой являетсяisolation capacitors 5.6, The connection points of the separation capacitor b (6) and thyristor 3 (4) form the inverter DC output, the common point of the isolation capacitors 5.6 and the common point of the thyristors 3.4 form the inverter AC terminals The matching node 7 contains two identical reactors 7 (8) with three windings 9 (10) 11 (12), 13 (14), two diodes Ј5.16} of the output rectifier and two reset diodes, Pairs of windings 9-10 11-12, 13-14 reactors are included here, consequently, Free youths from both 9-10 are connected to the AC terminals astotnogo inverter pair windings II-12, free ends via diodes 15,16 rectifier output is connected to one flared generator output and their common point is connected to another output flared. The output terminals are designed to connect the load 19, which is

в процессе сварки электрическая дуга, горящая между сварочным электродов и изделием Третья пара обмоток 13-14 реакторов подключена через диоды 17,13 сброса к одаому выводу фильтра 2, а общая точка этих обмоток - к другому.during the welding process, an electric arc burning between the welding electrodes and the workpiece. The third pair of windings 13-14 of the reactors is connected via reset diodes 17.13 to the output of filter 2, and the common point of these windings is to another.

Устройство работает следующшм образом.The device operates as follows.

Предположим, к моменту t переходный процесс включения входного выпрямителя I и фильтра 2 одаячен, генератор работает в установившемся режиме, напряжение на разделительном конденсаторе 5 равно выходному напряжению фильтра 2 tie) напряжение на разделительном конденсаторе 6 равно нулю, в реакторахSuppose, at time t, the transient process of turning on the input rectifier I and filter 2 is flashing, the generator is operating in steady state, the voltage across the isolation capacitor 5 is equal to the output voltage of the filter 2 tie) the voltage across the isolation capacitor 6 is zero, in the reactors

накоплена энергия На интервале t тиристоры 3,4 инвертора закрыты, реакторы 7,8 осуществляют передачу в нагрузку 19 накопленной в них энергии. Ток нагрузки 19 представляет собой :л, сушу токов вторичных обмоток 11,12, которые замыкаются по . двум контурам: обштка 11-диод 15- нагрузка 19 а обмотка 12диод 16-нагрузка 19 В момент t включается тиристор 3, кaccumulated energy On the interval t, the thyristors 3.4 of the inverter are closed, the reactors 7.8 transfer to the load 19 the energy stored in them. The load current 19 is: l, the dry currents of the secondary windings 11,12, which are closed by. two circuits: casing 11-diode 15- load 19 and the winding 12diode 16-load 19 At the moment t turns on thyristor 3, to

первичным обмоткам 9-10 реакторов прикладывается напряжение на кондесаторе 5 к диоду 15 прикладывается обратное напряжение а он запирается. Ток вторичной обштки II реактора 7 переводится в первичную обмотку 9 я замыкается по контуру, содержащему обмотку 9« конденсатор 5 тиристор 3, обмэтку 10 реактора 8, На этой интервале реактор 8 выполняет как фукнпию трансформатора осуществляя прямую передачу энергии из цепа первичном обмотки 10 в нагрузку так и вывод энергии в нагрузку накопленной ранее в магнитном поле реактора. Реактор 7 накапливает энергию я одновременно сглаживает ток, трансформируемый в нагрузку реактором 8, На интервале L t конденсатор 5 разряжается током первичных обмоток 9-Ю реакторов от напряжения Uc( До нуля, а конденсатор 6 заряжается до напряжения Urf,the primary windings of 9-10 reactors are applied a voltage on the capacitor 5 to the diode 15 is applied a reverse voltage and it is locked. The current of the secondary casing of II reactor 7 is transferred to the primary winding 9, I closes along a circuit containing a winding 9 "capacitor 5 thyristor 3, winding 10 of reactor 8. At this interval, reactor 8 performs the function of a transformer by directly transferring energy from the circuit of primary winding 10 to the load and the withdrawal of energy into the load previously accumulated in the magnetic field of the reactor. Reactor 7 stores energy; at the same time, it smoothes the current transformed into a load by reactor 8. On the interval L t, capacitor 5 is discharged by the current of primary windings of 9 reactors from voltage Uc (To zero, and capacitor 6 is charged to voltage Urf,

В шмент tt конденсатор 5 разряжается до нуля возникают условия для открфтия диода 15, ток через тиристор 3 прекращается, ток первичной обмотка 9 реактора 7 переключается во вторичную обмэтку II, На интервале uz нагрузки 19 равен сумме токов вторичных обшток реакторов 7,8 и обусловлен накопленное в них ранее энергией, как и на интервале t,0 t, здристор 3 восстанавливает свои управляющие свойства,The capacitor 5 is discharged to zero in the tt plug. Conditions for opening the diode 15 arise, the current through the thyristor 3 stops, the current of the primary winding 9 of the reactor 7 is switched to the secondary winding II, On the interval uz of the load 19 is equal to the sum of the currents of the secondary reactor shells 7.8 and the accumulated in them earlier, by energy, as in the interval t, 0 t, the health detector 3 restores its control properties,

В шмент t.3 включается тиристор 4, к первичным обюткам 9,10 реакторов прикладывается напряжение на конденсаторе 6, К диоду 16 прикладывается обратное напряжение и он запирается. Ток вторично, обштки 12 реактора 8 переводится в первичную обмотку 10 и замыкается по контуру, содержащему обмэтку 10, тиристор 4, конденсатор 6, обштку 9 роактора 7. На этом интервале реактор 7 выполняет как функцию трансформатора, осуществляя прямую передачу энергии из цепи первичной обмотки 9 в нагрузку 19, так и вывод энергий в нагрузку, накопленной ранее в магнятной системе реаатора 7, Реактор 8 накапливает энергию и одновременно сглаживает ток, трансформируемый в нагрузкуIn thyristor t.3, thyristor 4 is turned on, a voltage across capacitor 6 is applied to the primary circuits of 9.10 reactors, reverse voltage is applied to diode 16 and it is locked. The current is secondary, the casing 12 of the reactor 8 is transferred to the primary winding 10 and is closed along the circuit containing the winding 10, the thyristor 4, the capacitor 6, the casing 9 of the reactor 7. At this interval, the reactor 7 acts as a transformer, performing direct energy transfer from the primary winding circuit 9 to the load 19, and the output of energies to the load accumulated earlier in the magnet system of the reactor 7, the Reactor 8 stores energy and at the same time smooths the current transformed into the load

реактором 7. На интервале , конденсатор б разряжается током первичных обмоток 9-10 реакторов от напряжения U J ДО нуля, а конденсатор 5 заряжается- до напряжения U о. В момент L возникают условия для открытия диода I6f ток через тириотор 4 прекращается, ток першчноЈ обмотки 10 реактора 8 переключается во вторичную обмэтку 12 На интервале t ty ток нагрузки равен сумме токов вторичной обшток реакторов 7 и 8, тярястор 4 восстанавливает своя управляющие свойства.reactor 7. In the interval, the capacitor b is discharged by the current of the primary windings of 9-10 reactors from voltage U J TO zero, and the capacitor 5 is charged to voltage U about. At time L, conditions arise for opening the diode I6f, the current through the thyristor 4 ceases, the current of the pepper winding 10 of the reactor 8 switches to the secondary winding 12. On the interval t ty, the load current is the sum of the currents of the secondary sheathing of the reactors 7 and 8, and the pulser 4 restores its control properties.

В момент 1 включается тиристор 3 и процессы в схеме швторяются.At time 1, thyristor 3 is turned on and the processes in the circuit are shuttering.

Регулируя частоту включения тиристоров 3,4 южно регулировать ток и напряжение на нагрузке 19.By adjusting the turn-on frequency of the thyristors 3.4 south, adjust the current and voltage at the load 19.

Для обеспечения работоспособности схемы на резкопеременную нагрузку, что ха актерно для дугового разряда, реакторы 7,8 снабжены третьими обмотками 13,14, подключенными через диоды 17,18 сброса встречно параллельно напряжению фильтра U d Диоды 17,18 нормально заперты и не оказывают влияния на работу преобразователя. При резком уменьшении нагрузки (обрыв дугового разряда) увеличивается напряжение на всех обмотках реакторов, в том числе и на обмотках 13,14. Прибдостижении напряжения на этих обштках величины Ц Л отключаются диоды 17,18 и ограничивают перенапряжение на заданном уровне, обеспечивая вывод излишка энергии из реакторов в фильтр 2.To ensure the operability of the circuit for a rapidly changing load, which is typical for an arc discharge, reactors 7.8 are equipped with third windings 13.14 connected through reset diodes 17.18 in parallel with the filter voltage U d Diodes 17.18 are normally closed and do not affect converter operation. With a sharp decrease in the load (breaking of the arc discharge), the voltage across all windings of the reactors, including the windings 13.14, increases. In order to achieve the voltage on these casing, the values of C L disconnect the diodes 17.18 and limit the overvoltage at a given level, providing the output of excess energy from the reactors to filter 2.

Несколько, как видно из описания работы, напряжение на обмотгках реакторов 7,8 делится пополам, коэффициент трансформация каждого из реакторов снижается вдвое ш сравнению с прототипом и с учетом .режима работа установки . близок к I, В результате значительно упрощает -я технология выполнения реактора, снижается энергия рассеивания и, следовательно, напряжение на элементах схемы.Several, as can be seen from the description of the work, the voltage across the windings of the reactors 7.8 is divided in half, the transformation coefficient of each of the reactors is reduced by half compared with the prototype and taking into account the operation mode of the installation. close to I, As a result, the reactor technology is greatly simplified, the dissipation energy and, therefore, the voltage on the circuit elements are reduced.

использованы в установках для дуговой сварки, прдъявлящих повышенные требования к массогабаритным показателям (прежде всего, в переносных сварочных установках).used in installations for arc welding, exhibiting increased requirements for weight and size indicators (primarily in portable welding installations).

Источники информации:Sources of information:

I.Электротехнологические промышленные установки. И.П.Ввтюнова и др. Энергоиздат. 1982 г. с. 265-277.I. Electrotechnological industrial installations. I.P. Vvtyunova et al. Energy Publishing House. 1982 p. 265-277.

2.Авторское свидетельство СССР $ 1252097, МКИ В 23 К 9/00, 1984 г.2. USSR Certificate of Authorship $ 1252097, MKI B 23 K 9/00, 1984

Заявитель:Applicant:

генеральный директор .У /CEO .У /

ТОО f ecKH/ V В.В.Белов V УLLP f ecKH / V V.V. Belov V U

Claims

A welding generator containing an input rectifier, a filter on the DC side of the input rectifier, a high-frequency bridge inverter connected to the filter, the thyristors of which are included in one pair of adjacent bridge arms, and in the other - isolation capacitors, and an electromagnetic matching unit connected at the input to the variable terminals bridge current, formed by the common point of the isolation capacitors and the common point of the inverter thyristors, and at the output through the diodes of the output rectifier with the output terminals of the generator, The fact that the matching unit is made on two three-winding reactors with serially opposite pairs of windings and is equipped with reset diodes, with one pair of windings connected to the AC terminals of the bridge, the other pair to the diodes of the output rectifier, and the third pair of windings with free ends through the diodes The reset is connected to one pin of the filter, and the common point is to the other.